JPH11309552A

JPH11309552A - 連続鋳造丸鋳片の製造方法とその製造装置

Info

Publication number: JPH11309552A
Application number: JP11361898A
Authority: JP
Inventors: Haruo Yamaguchi; 晴生山口
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1998-04-23
Filing date: 1998-04-23
Publication date: 1999-11-09

Abstract

(57)【要約】【課題】鋳込み速度の変動に係わらず、中心偏析、セ
ンターポロシティおよび内部割れなどの内質欠陥が少な
く、かつ、真円度が良好な丸鋳片の製造を可能とする連
続鋳造丸鋳片の製造方法とその製造装置を提供する。【解決手段】凝固完了前の丸鋳片に未凝固圧下ロール
にて圧下を加えて扁平化し、次いで、凝固完了後の前記
扁平化した鋳片に凝固後圧下ロールにて圧下を加えて縮
径した丸鋳片とする製造で、鋳込み速度が変動すると
き、変動する該鋳込み速度に応じて、前記未凝固圧下ロ
ールおよび凝固後圧下ロールの鋳込み方向における位置
をそれぞれ未凝固領域および凝固領域に来るように変動
させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に鋳込み速度の
変動時において、丸鋳片の中心部に発生する中心偏析や
センターポロシティなどの内質欠陥を低減させ、かつ、
真円度の高い丸鋳片を得る連続鋳造丸鋳片の製造方法と
その製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、シームレスパイプ製造用素材とし
ては、比較的大断面のブルームを連続鋳造により鋳造
し、該ブルームを分塊圧延して製造された丸ビレットが
用いられてきた。

【０００３】近年、製造工程の合理化のため、分塊圧延
工程を省略し、連続鋳造した丸鋳片を直接的に製管する
方法が指向されている。しかし、連続鋳造された丸鋳片
は、中心偏析やセンターポロシティなどの内部欠陥を有
しており、分解圧延工程を省略すると、マンネスマン穿
孔時に該内部欠陥が起点となり、製管された粗管の内面
に疵が発生し、歩留まりの低下や疵手入れによる製造コ
ストの増大を招く。

【０００４】連続鋳造鋳片の内部欠陥を改善する方法と
して、鋳造中の鋳片に圧下を加える方法が提案されてい
る。特開平７−２０４８１２号公報には、凝固完了前の
丸鋳片にフラットロールで軽圧下を加え、中心偏析およ
びセンターポロシティを改善する方法が提示されてい
る。しかし、Ｃｒ含有鋼や高炭素鋼は、中心偏析やセン
ターポロシティの発生領域が広く、軽圧下では中心偏析
やセンターポロシティの改善が充分でない。

【０００５】特開平９−１７４２１２号公報には、凝固
完了前の丸鋳片に鞍型ロールで圧下を加え、内部割れの
発生を防止しながら中心偏析およびセンターポロシティ
を改善する方法が開示されている。しかし、一般的にセ
ンターポロシティは、一方向から変形を加え、扁平化す
ることにより小さな圧下率で圧着が可能であるが、鞍型
ロールでは、センターポロシティは、その径が小さくな
るものの扁平化しにくく、圧着させるには大きな圧下量
が必要となり、その結果、鋳片の真円度が悪化する。さ
らに、断面内変形に比べて鋳込み方向への変形が大きい
ため、鋳込み方向に作用する引張応力が大きくなり、鋳
片内部の凝固界面に割れが発生しやすい。

【０００６】特開平９−２０１６０１号公報や特開平９
−２０１６０２号公報には、Ｃｒ含有鋼の中心偏析やセ
ンターポロシティを改善する方法として、凝固完了後の
丸鋳片にロールによる圧下を加えて扁平化し、次いで、
最大径の方向にロールによる圧下を加えて丸鋳片を得る
方法が開示されている。しかし、凝固完了後であるため
扁平化によりセンターポロシティは閉塞されるが、完全
に圧着することが難しく、丸鋳片に戻す際にセンターポ
ロシティが再び開口するという問題がある。また、圧下
時の鋳片温度が低いため、鋳片中心部への圧下浸透度が
小さく圧下効率が低下し、センターポロシティの閉塞に
は大圧下が必要となり、それに伴い圧下負荷が増大して
設備が大型化するといった問題もある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来技
術においては、中心偏析やセンターポロシティの改善が
不充分であり、また、真円度が悪化したり、さらに、割
れなどの鋳片の内質欠陥が発生し易いといった問題があ
る。更に、鋳込み開始時のように鋳造中に鋳込み速度が
変動すると、中心偏析やセンターポロシティなどの内質
や鋳片の真円度が悪化し易いことが判った。

【０００８】本発明の目的は、特に、鋳込み速度の変動
に係わらず、中心偏析、センターポロシティおよび内部
割れなどの内部欠陥が少なく、かつ、真円度が良好な丸
鋳片の製造を可能とする連続鋳造丸鋳片の製造方法とそ
の製造装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者は、連続鋳造に
よる丸鋳片の製造に関し、鋳造中の鋳片を圧下する技術
開発を推進し、種々の鋳造試験と検討をおこない、前記
課題に対し下記の技術が有効であることを確認した。

【００１０】(a) 凝固完了前の丸鋳片を未凝固圧下ロー
ルにて圧下して扁平化し、次いで、凝固完了後に前記扁
平化した丸鋳片を凝固後圧下ロールにて圧下して縮径し
た丸鋳片を製造する。

【００１１】(b) 鋳込み速度が変動するとき、変動する
鋳込み速度に応じて、未凝固圧下ロールおよび凝固後圧
下ロールの鋳込み方向における位置を変動させる。変動
する鋳込み速度が定常時の鋳込み速度より速いときは、
未凝固圧下ロールおよび凝固後圧下ロールの鋳込み方向
における位置を下流側に、遅いときは、上流側に移動す
る。

【００１２】本発明は、上記知見に基づくもので、その
要旨は以下の(1) 〜(4) のとおりである。 (1) 連続鋳造され凝固完了前の丸鋳片に未凝固圧下ロー
ルにて圧下を加えて該丸鋳片を扁平化し、次いで、凝固
完了後に扁平化した前記鋳片に凝固後圧下ロールにて圧
下を加えて縮径した丸鋳片とする製造方法であって、鋳
込み速度が変動するとき、変動する該鋳込み速度に応じ
て、前記未凝固圧下ロールおよび凝固後圧下ロールの鋳
込み方向における位置を、それぞれ未凝固領域および凝
固領域に来るように変動させることを特徴とする連続鋳
造丸鋳片の製造方法。

【００１３】(2) 下記の式を満足するように未凝固圧下
ロールおよび凝固後圧下ロールの鋳込み方向における位
置を変動させることを特徴とする上記(1) 項に記載の連
続鋳造丸鋳片の製造方法。

【００１４】

【数２】

【００１５】ここで、α＝３．０〜０．３ｄ(1) ：鋳込み速度変動時において、未凝固圧下ロール
の鋳込み方向における位置の、定常時での位置に対する
変動量（ｍ）（正値が定常時の位置から鋳込み方向の上
流側へ、負値が下流側への変動量）ｄ(2) ：鋳込み速度変動時において、凝固後圧下ロール
の鋳込み方向における位置の、定常時での位置に対する
変動量（ｍ）（正値が定常時の位置から鋳込み方向の上
流側へ、負値が下流側への変動量）Ｖ：定常時の鋳込み速度（ｍ／分）ｖ：変動時の鋳込み速度（ｍ／分）Ｄ(1) ：定常時でのモールドと未凝固圧下ロールとの間
の距離（ｍ）Ｄ(2) ：定常時でのモールドと凝固後圧下ロールとの間
の距離（ｍ） (3) 未凝固圧下ロールおよび凝固後圧下ロールを備えた
丸鋳片の連続鋳造装置において、前記未凝固圧下ロール
を取り付けたハウジングと、該ハウジングを積載する台
車と、該台車を鋳込み方向に位置調整自在に移動する駆
動機構とをさらに備えたことを特徴とする連続鋳造丸鋳
片の製造装置。

【００１６】(4) 凝固後圧下ロールを取り付けたハウジ
ングと、該ハウジングを積載する台車と、該台車を鋳込
み方向に位置調整自在に移動する駆動機構とをさらに備
えたことを特徴とする上記(3) 項に記載の連続鋳造丸鋳
片の製造装置。

【００１７】なお、上記(1) において、「未凝固領域」
とは、丸鋳片の内部に固相率が０．８以下の未凝固層を
有する領域をいい、「凝固完了前」とは、該未凝固層を
有する状態をいう。「凝固領域」とは、前記未凝固層を
有しない領域をいい、「凝固完了後」とは、前記未凝固
層を有しない状態をいう。上記(2) において、「定常
時」とは、鋳込み速度が一定となり、ほぼ安定した鋳造
が実施されている状態をいう。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の連続鋳造丸鋳片
の製造方法を説明する垂直曲げ型の連続鋳造装置の模式
図である。

【００１９】図１に示すように、本発明の連続鋳造丸鋳
片の製造方法（以下、「本発明方法」ともいう）にあっ
ては、モールド１にて所定寸法に鋳造された丸鋳片２
は、ローラエプロン３およびピンチロール４を経て引き
抜かれ、内部に未凝固層５が存在する状態の凝固完了前
に未凝固圧下ロール６にて圧下が加えられて扁平化し、
次いで、前記扁平化した丸鋳片７は、凝固完了後に、前
記圧下方向に対して垂直の方向から、凝固後圧下ロール
８による圧下が加えられて縮径した丸鋳片９となり、ピ
ンチロール１０で引き抜かれる。この際、鋳込み速度が
変動したとき、変動する鋳込み速度に応じて、前記未凝
固圧下ロール６および凝固後圧下ロール８の鋳込み方向
における位置をそれぞれ未凝固領域および凝固領域に来
るように変動させる。なお、同図において、未凝固圧下
ロール６は水平式ロール、凝固後圧下ロール８は垂直式
ロールを例示したが、前者が垂直式で後者が水平式であ
ってもよい。

【００２０】丸鋳片を扁平化する未凝固圧下ロール６と
しては、オーバル孔型やボックス孔型を有するロール、
あるいはフラット状のロールが用いられる。一方、扁平
化した丸鋳片に圧下を加える凝固後圧下ロール８として
は、ラウンド孔型を有するロールが用いられる。

【００２１】未凝固圧下ロール６による丸鋳片の圧下量
は、圧下時点の未凝固層の厚さ以上とする。前記圧下量
が未凝固層の厚さ未満の場合には、凝固界面近傍に生じ
る引張応力により内部割れが発生し易い。未凝固層の厚
さ以上では、圧下の途中で一旦、凝固界面近傍に割れが
発生するものの凝固層が圧着された後は、凝固界面近傍
は圧縮応力の状態となり、割れが圧着され消滅する。上
記圧下量の最大限界および圧下時点の上記未凝固層の厚
さは、特に定めないが、前者は丸鋳片の厚さ（外径）の
４０％以下とするのが望ましく、後者は丸鋳片の厚さの
５％以上３０％以下が望ましい。なお、未凝固層の厚さ
とは、固相率が０．８以下の領域の厚さである。

【００２２】丸鋳片の内部に存在するセンターポロシテ
ィは、未凝固圧下ロール６による凝固完了前の圧下によ
り圧着し、それにともない、濃化溶鋼の集積が抑制され
るため中心偏析も改善される。

【００２３】上記圧下により扁平化した丸鋳片は、凝固
後圧下ロール８による凝固完了後の圧下により断面形状
が修正されて、真円度の高い縮径した丸鋳片が得られ
る。

【００２４】本発明方法にあっては、鋳込み速度が変動
するとき、変動する該鋳込み速度に応じて、未凝固圧下
ロールおよび凝固後圧下ロールの鋳込み方向における位
置をそれぞれ未凝固領域および凝固領域に来るように移
動させる。すなわち、変動時の鋳込み速度が定常時の鋳
込み速度より速いときには、未凝固圧下ロールおよび凝
固後圧下ロールを鋳込み方向の下流側に、また、遅いと
きは、鋳込み方向の上流側に、その位置を調整すること
により、未凝固圧下ロール６ならびに凝固後圧下ロール
８での圧下の際の丸鋳片断面内部の温度分布あるいは未
凝固層厚さの鋳込み方向変動を抑制することができ、中
心偏析やセンターポロシティなどの内質欠陥の抑制およ
び鋳片の真円度の改善を鋳込み方向に安定させることが
可能となる。

【００２５】本発明の好適態様にあっては、下記の式を
満足するように未凝固圧下ロールおよび凝固後圧下ロー
ルの鋳込み方向における位置を変動させることを特徴と
する。

【００２６】

【数３】

【００２７】ここで、α＝３．０〜０．３ｄ(1) ：鋳込み速度変動時において、未凝固圧下ロール
の鋳込み方向における位置の、定常時での位置に対する
変動量（ｍ）（正値が定常時の位置から鋳込み方向の上
流側へ、負値が下流側への変動量）ｄ(2) ：鋳込み速度変動時において、凝固後圧下ロール
の鋳込み方向における位置の、定常時での位置に対する
変動量（ｍ）（正値が定常時の位置から鋳込み方向の上
流側へ、負値が下流側への変動量）Ｖ：定常時の鋳込み速度（ｍ／分）ｖ：変動時の鋳込み速度（ｍ／分）Ｄ(1) ：定常時でのモールドと未凝固圧下ロールとの間
の距離（ｍ）Ｄ(2) ：定常時でのモールドと凝固後圧下ロールとの間
の距離（ｍ）上記αが３．０以下０．３以上の範囲で未凝固圧下ロー
ルおよび凝固後圧下ロールの鋳込みにおける位置を変動
させることにより、鋳込み速度が変動したときでも、圧
下時の丸鋳片断面内部の温度分布あるいは未凝固層厚さ
の鋳込み方向変動が効果的に抑制されるため、内部欠陥
の発生が抑制され高い真円度を有する長手方向に均一な
安定した品質の丸鋳片が得られる。αが０．３未満、あ
るいは３．０を越えると、鋳込み速度が変動したとき、
中心偏析やセンターポロシティなどの内質や真円度が悪
化する。

【００２８】図２は、本発明に係る未凝固圧下ロールあ
るいは凝固後圧下ロールを積載した台車およびその駆動
装置を模式的に示す側面図で、水平ロールを搭載した例
である。

【００２９】本発明の連続鋳造装置は、図示例では、一
対の水平ロール２１を上下に取り付けたハウジング２２
と、該ハウジング２２を積載し車輪２３を有する台車２
４と、レール２５上の該台車２４を鋳込み方向に位置調
整自在に移動する駆動機構２６を備えている。駆動機構
２６は、駆動装置２７と駆動回転軸２８とから構成され
ており、駆動装置２７のアクチュエータとしては、油圧
モータや電気モータなどを用いることができる。なお、
垂直ロールを搭載する場合には、ハウジングは、一対の
垂直ロールを鋳込み方向の左右に取り付けた構造とな
り、それ以外の構造は図２と同様である。また、台車を
鋳込み方向に移動させるためのかかる構造は、台車を鋳
込み方向に移動することができれば、その他の構造であ
ってもよい。

【００３０】なお、未凝固圧下ロールおよび凝固後圧下
ロールの鋳込み方向における位置の調整は、鋳込み速度
の変動開始とほぼ同時に未凝固圧下ロールおよび凝固後
圧下ロールの移動を開始し、その移動速度は、鋳込み速
度の変動分に対応して０．１〜０．８ｍ／分程度とする
のが望ましい。

【００３１】

【実施例】（実施例１）図２に示す基本構造の台車、す
なわち、凝固完了前に圧下をおこなう水平式の未凝固圧
下ロールを積載した台車と凝固完了後に圧下をおこなう
垂直式の凝固後圧下ロールを積載した台車を製作し、図
１に示すように垂直曲げ型の連続鋳造装置に組み込ん
だ。表１に連続鋳造装置の主仕様を示す。

【００３２】

【表１】

【００３３】未凝固圧下ロールと凝固後圧下ロールは、
定常時として、それぞれ、モールドより２７ｍと３２ｍ
の下流の位置に配置し、両者ともレール上を鋳造方向に
±１０ｍの距離の移動が可能な構造とした。

【００３４】未凝固圧下ロールおよび凝固後圧下ロール
は、ロール径がともに６００ｍｍで、未凝固圧下ロール
は溝底径が５２０ｍｍのオーバル孔型を有する水平ロー
ルで、凝固後圧下ロールは曲率半径が９５ｍｍのラウン
ド孔型を有する垂直ロールとした。

【００３５】（実施例２）表１に示した垂直曲げ型の連
続鋳造装置を用い、外径２２５ｍｍの１３％Ｃｒ鋼の丸
鋳片を鋳造し、未凝固圧下ロールと、それに続く凝固後
圧下ロールで所定の圧下を加え、外径１９１ｍｍの丸鋳
片を製造した。なお、定常時の鋳込み速度は、２．０ｍ
／分で、この時、凝固完了位置はモールドから３２ｍ下
流となる。

【００３６】鋳込み速度は、鋳造中に１．７〜２．０ｍ
／分の範囲で変動し、この速度に対応して、未凝固圧下
ロールおよび凝固後圧下ロールの鋳込み方向における位
置を変動させた。すなわち、鋳込み開始時の鋳込み速度
は、１．７ｍ／分で、その凝固完了位置はメニスカスか
ら２７ｍ下流の地点となるため、未凝固圧下ロールおよ
び凝固後圧下ロールを鋳込み方向の上流側へ移動させて
圧下を開始し、その後の鋳込み速度の増加に伴い未凝固
圧下ロールおよび凝固後圧下ロールを鋳込み方向の下流
側へ移動させて圧下をおこなった。表２に製造条件を
示す。

【００３７】

【表２】

【００３８】本発明例１、２、３、４は、未凝固圧下ロ
ールおよび凝固後圧下ロールの変動量を決める前記αの
値を、それぞれ、０．５２、１．０４、１．５６、２．
０８とした。

【００３９】図３は、鋳込み速度と未凝固圧下ロールの
鋳込み方向における位置との関係を示すグラフである。
図４は、鋳込み速度と凝固後圧下ロールの鋳込み方向に
おける位置との関係を示すグラフである。

【００４０】図３および図４に示すように、本発明例
１、２、３、４は、鋳込み開始時、未凝固圧下ロールを
モールドから鋳込み方向の上流側にそれぞれ２４．９
ｍ、２２．８ｍ、２０．７ｍ、１８．６ｍの位置に移動
し、また、凝固後圧下ロールをモールドから鋳込み方向
の上流側にそれぞれ２９．５ｍ、２７．０ｍ、２４．５
ｍ、２２．０ｍの位置に移動して圧下を開始し、鋳込み
速度の増加に伴い、前記α値に基づき前記定常時での位
置まで下流側に移動した。なお、比較例１は、未凝固圧
下ロールおよび凝固後圧下ロールを前記定常時の位置に
固定した場合である。

【００４１】上記方法により得られた丸鋳片の真円度を
調査した。鋳込み速度毎に鋳片の横断面サンプルを採取
し、凝固後圧下ロールの圧下方向軸を基準として円周方
向に１０゜ピッチで直径を測定し、その断面内の外径差
（最大外径−最小外径）と平均外径との比を真円度
（％）と定義し、真円度を評価した。

【００４２】図５は、鋳込み速度と丸鋳片の真円度との
関係を示すグラフである。同図に示すように、本発明例
１〜４は、いずれも比較例に比べ真円度が改善されてお
り、変動する鋳込み速度に応じて未凝固圧下ロールおよ
び凝固後圧下ロールの鋳込み方向における位置を移動さ
せることにより丸鋳片の真円度が向上することが確認さ
れた。特に、本発明例３と４は、鋳込み開始時の鋳込み
速度が遅い条件下においても、マンネスマン穿孔用素材
として要求される真円度の確保がほぼ可能となり、不良
品の減少による大幅な歩留まり向上ができた。

【００４３】表３は、鋳込み速度と中心偏析、センター
ポロシティおよび内部割れとの関係を整理した結果であ
り、鋳込み速度毎に鋳片の横断面サンプルを採取して評
価した。

【００４４】

【表３】

【００４５】表３に示すように、本発明例は、いずれも
比較例に比べ内部欠陥の発生が抑制されており、特に、
本発明例３と４は、鋳込み開始時の鋳込み速度が遅い条
件下においても、マンネスマン穿孔用素材として要求さ
れる内質の確保がほぼ可能となった。

【００４６】

【発明の効果】本発明により、鋳込み速度の変動に係わ
らず、中心偏析やセンターポロシティなどの内質欠陥が
少なく、かつ、真円度の高い連続鋳造丸鋳片を製造する
ことが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の連続鋳造丸鋳片の製造方法を説明する
垂直曲げ型の連続鋳造装置の模式図である。

【図２】本発明に係る未凝固圧下ロールあるいは凝固後
圧下ロールを積載した台車およびその駆動装置を模式的
に示す側面図で、水平ロールを搭載した例である。

【図３】鋳込み速度と未凝固圧下ロールの鋳込み方向に
おける位置との関係を示すグラフである。

【図４】鋳込み速度と凝固後圧下ロールの鋳込み方向に
おける位置との関係を示すグラフである。

【図５】鋳込み速度と丸鋳片の真円度との関係を示すグ
ラフである。

【符号の説明】

１モールド２、７、９丸鋳片３ローラエプロン４、１０ピンチロール５未凝固層６未凝固圧下ロール８凝固後圧下ロール２１水平ロール２２ハウジング２３車輪２４台車２５レール２６駆動機構２７駆動装置２８駆動回転軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＢ２２Ｄ 11/12 Ｂ２２Ｄ 11/12 Ａ 11/20 11/20 Ｃ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】連続鋳造され凝固完了前の丸鋳片に未凝
固圧下ロールにて圧下を加えて該丸鋳片を扁平化し、次
いで、凝固完了後に扁平化した前記鋳片に凝固後圧下ロ
ールにて圧下を加えて縮径した丸鋳片とする製造方法で
あって、鋳込み速度が変動するとき、変動する該鋳込み
速度に応じて、前記未凝固圧下ロールおよび凝固後圧下
ロールの鋳込み方向における位置を、それぞれ未凝固領
域および凝固領域に来るように変動させることを特徴と
する連続鋳造丸鋳片の製造方法。
【請求項２】下記の式を満足するように未凝固圧下ロ
ールおよび凝固後圧下ロールの鋳込み方向における位置
を変動させることを特徴とする請求項１に記載の連続鋳
造丸鋳片の製造方法。【数１】ここで、α＝３．０〜０．３ｄ(1) ：鋳込み速度変動時において、未凝固圧下ロール
の鋳込み方向における位置の、定常時での位置に対する
変動量（ｍ）（正値が定常時の位置から鋳込み方向の上
流側へ、負値が下流側への変動量）ｄ(2) ：鋳込み速度変動時において、凝固後圧下ロール
の鋳込み方向における位置の、定常時での位置に対する
変動量（ｍ）（正値が定常時の位置から鋳込み方向の上
流側へ、負値が下流側への変動量）Ｖ：定常時の鋳込み速度（ｍ／分）ｖ：変動時の鋳込み速度（ｍ／分）Ｄ(1) ：定常時でのモールドと未凝固圧下ロールとの間
の距離（ｍ）Ｄ(2) ：定常時でのモールドと凝固後圧下ロールとの間
の距離（ｍ）
【請求項３】未凝固圧下ロールおよび凝固後圧下ロー
ルを備えた丸鋳片の連続鋳造装置において、前記未凝固
圧下ロールを取り付けたハウジングと、該ハウジングを
積載する台車と、該台車を鋳込み方向に位置調整自在に
移動する駆動機構とをさらに備えたことを特徴とする連
続鋳造丸鋳片の製造装置。
【請求項４】凝固後圧下ロールを取り付けたハウジン
グと、該ハウジングを積載する台車と、該台車を鋳込み
方向に位置調整自在に移動する駆動機構とをさらに備え
たことを特徴とする請求項３に記載の連続鋳造丸鋳片の
製造装置。